JPH04167104A - Robot work planning device - Google Patents

Robot work planning device

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JPH04167104A
JPH04167104A JP29502890A JP29502890A JPH04167104A JP H04167104 A JPH04167104 A JP H04167104A JP 29502890 A JP29502890 A JP 29502890A JP 29502890 A JP29502890 A JP 29502890A JP H04167104 A JPH04167104 A JP H04167104A
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grasping
posture
space
state
holding
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Hajime Terasaki
肇 寺崎
Hironobu Takahashi
裕信 高橋
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To attain an effective holding attitude of a robot by deciding the holding attitude of robot based on the distance obtained by a distance conversion means between the open space drills and a holding attitude candidate obtained by a holding attitude candidate calculation means. CONSTITUTION:A holding attitude candidate calculation means 2 is provided together with a stable attitude calculation means 3, a rotational symmetry calculation means 4, a description production means 5 for space near a holding position, a description analyzing means 6 for space near a holding position, and a reholding place deciding means 7. In such a constitution, a holding attitude candidate is previously obtained and only the one coincident with this candidate is selected out of plural open space drills. Thus the selected space drill can always be held and the holding direction is effectively selected. In addition, a pick-and-place work plane can be effectively carried out.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は対象物体の把握、移動等の作業計画を行うロボ
ットの作業計画装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a work planning device for a robot that plans work such as grasping and moving a target object.

[従来の技術] 従来より、対象物体の初期状態と組立後等の目標状態か
ら、この対象物体の把握、移動、載置(ビックアンドプ
レース)を行うロボットの行動計画を自動的に決定する
ロボットの作業計画装置が知られている。
[Prior Art] Conventionally, a robot automatically determines an action plan for grasping, moving, and placing (big-and-place) a target object based on the initial state of the target object and the target state after assembly. A work planning device is known.

ここで、ロボットの作業計画の1つとして対象物体の把
握計画がある。この把握計画において、把握姿勢へのア
プローチや把握後における動作のし易さを考慮すると、
周囲の障害物からできるだけ離れた広い空間の存在する
方向から対象物を把握するのが良いと考えられる。
Here, one of the work plans of the robot is a plan for grasping a target object. In this grasping plan, considering the approach to grasping posture and the ease of movement after grasping,
It is considered best to grasp the object from the direction of a wide space as far away as possible from surrounding obstacles.

そこで、本発明者等は、把握位置近傍の空間記述を利用
し、ピックアンドプレース作業において、ピック時及び
プレース時共に広い空間の方向から対象物体を掴むこと
ができる把握計画法について提案した(第5回日本ロボ
ット学会学術講演会昭和62年11月)。
Therefore, the present inventors have proposed a grasping planning method that makes it possible to grasp a target object from a wide spatial direction during both pick and place operations during pick-and-place work by using spatial descriptions near the grasp position (see Section 1). 5th Academic Conference of the Robotics Society of Japan (November 1986).

この例においては、対象物体の初期状態と目標状態にお
ける対象物体近傍の空間記述を行う。この空間記述は、
対象物体の近傍空間を把握位置を中心とする五角錐(空
間錐)に分割し、周囲の物体と全ての空間錐との干渉を
調べることにより行う。すなわち、空間錐の頂点(把握
位置)から周囲の物体と最初に交わるまでの部分の長さ
がロボットの把握部(ハンド)が存在できかつ接近動作
が行える距離以上のもの、すなわち開放空間錐を求める
In this example, a spatial description of the vicinity of the target object in the initial state and target state of the target object is performed. This spatial description is
This is done by dividing the space near the target object into pentagonal pyramids (space pyramids) centered at the grasped position, and examining the interference between surrounding objects and all the space pyramids. In other words, the length from the apex of the space cone (grasping position) to the point where it first intersects with surrounding objects is greater than the distance at which the robot's grasping part (hand) can exist and approach operations are possible, that is, it is an open space cone. demand.

次に、この開放空間錐を初期状態及び目標状態の両方に
おいて求め、両者に共通する空間錐、すなわち共通開放
空間錐を求める。そして、共通開放空間錐の分布状況を
調べるため、全ての共通開放空間錐について距離変換を
行う。この距離変換は、各共通開放空間錐に対して共通
開放空間錐とならなかった空間錐からの最短距離を求め
ることにより行い、この距離変換値か大きい開放空間錐
の方向が物体の占有しない空間の広さか広いことを示し
ている。
Next, this open space cone is found in both the initial state and the target state, and a space cone common to both, that is, a common open space cone is found. Then, in order to investigate the distribution of common open space cones, distance transformation is performed for all common open space cones. This distance conversion is performed by finding the shortest distance from the space cone that did not become a common open space cone for each common open space cone, and the direction of the open space cone that is larger than this distance conversion value is the space that is not occupied by the object. It shows that the area is wide or wide.

そこで、平行2指による物体の安定把握を考慮して物体
中の平行な2面の中央にできる把握中央面と共通開放空
間錐が交わるものの中で距離変換値が大きなものを選択
することにより、把握姿勢を決定している。
Therefore, considering the stable grasping of an object by two parallel fingers, by selecting the one with a large distance conversion value among the objects where the grasping center plane formed at the center of the two parallel surfaces of the object and the common open space cone intersect, The grasping posture is determined.

上述の従来例によれば、周囲障害物からできるだけ離れ
た広い空間の存在する方向から対象物を把握することが
でき、最も問題発生の少ないピックアンドプレース作業
の作業計画を決定することができる。
According to the above-described conventional example, it is possible to grasp the object from a direction in which a wide space exists, as far away as possible from surrounding obstacles, and it is possible to determine a work plan for pick-and-place work that will cause the least number of problems.

[発明が解決しようとする課題] しかし、従来の作業計画の決定方法においては、対象物
の把握姿勢を選択する際に、対象物体とロボットのハン
ドとの関係を把握中央面のみしか考慮していない。そこ
で、上述のような把握姿勢を決定した後、ロボットのハ
ンドと対象物体の載置位置、形状を考慮して実際に把握
か可能かどうかの判定をしていた。このため、対象物と
ハンドとの干渉を避ける方法がトライアンドエラーとな
り、計画の決定が非効率的になってしまうという問題点
があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional method of determining a work plan, when selecting a grasping posture for an object, only the central plane of grasping is considered in relation to the relationship between the object and the robot's hand. do not have. Therefore, after determining the grasping posture as described above, it is determined whether or not grasping is actually possible, taking into consideration the placement position and shape of the robot's hand and the target object. For this reason, there is a problem in that the method of avoiding interference between the object and the hand requires trial and error, and the determination of the plan becomes inefficient.

また、作業計画の中には、初期状態から目標状態に直接
移行することができず対象物体を一旦載置し、持ち替え
てから目標状態に移行しなければならない場合もある。
Further, in some work plans, there may be cases where it is not possible to directly transition from the initial state to the target state, and the target object must be placed once, changed hands, and then transitioned to the target state.

従来の方法では、この場合に対象物体の状態の全ての組
み合せで共通開放空間錐を作成しなければならず、効率
が悪いという問題点があった。
In the conventional method, in this case, a common open space cone must be created for all combinations of the states of the target object, which has the problem of inefficiency.

本発明は上記問題点を解決することを課題としてなされ
たものであり、実際把握が可能な把握姿勢を効率的に選
択できるロボットの作業計画装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a robot work planning device that can efficiently select grasping postures that can be actually grasped.

[課題を解決するための手段] 本発明に係るロボットの作業計画装置は、対象物の形状
とロボットの対象物把握部の形状及び移動方向とに基づ
いて対象物の所定の把握位置についてその位置で対象物
を把握できる姿勢である把握姿勢候補を算出する把握姿
勢候補算出手段と、対象物の近傍空間を把握位置を頂点
とする所定の大きさの空間錐に分割するとともにこの空
間錐の中から周囲物体との干渉がない開放空間錐を選択
する開放空間錐選択手段と、得られた開放空間錐のそれ
ぞれについて周囲物体からの距離を求める距離変換手段
と、距離変換手段で得られた各開放空間錐における距離
と把握姿勢候補算出手段によって得られた把握姿勢候補
の両方に基づいて把握姿勢を決定する把握姿勢決定手段
と、を有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A robot work planning device according to the present invention determines the position of a predetermined grasping position of an object based on the shape of the object and the shape and movement direction of the object grasping part of the robot. a grasping posture candidate calculating means for calculating grasping posture candidates that are postures that allow grasping of an object; an open space cone selection means for selecting an open space cone that does not interfere with surrounding objects, a distance conversion means for calculating the distance from the surrounding objects for each of the obtained open space cones, and a distance conversion means for determining the distance from the surrounding objects for each of the obtained open space cones, and The present invention is characterized by comprising grasping posture determining means for determining a grasping posture based on both the distance in the open space cone and the grasping posture candidates obtained by the grasping posture candidate calculation means.

[作用] 本発明に係るロボットの作業計画装置は、上述のような
構成を有しており、把握姿勢候補を予め求めている。そ
して、開放空間錐の中から把握姿勢候補に合致するもの
のみを選択する。このため、選択された空間錐は、必ず
把握可能なものとなり、効率的な把握方向の選択を行う
ことができる。また、2つの状態の開放空間錐から共通
開放空間錐を求めることなしに、把握姿勢候補に合致す
る開放空間錐のみからピックアンドプレース把握姿勢を
決定するため、ピックアンドプレース作業計画を効率的
に行うことが可能となる。
[Operation] The robot work planning device according to the present invention has the above-described configuration, and obtains grasping posture candidates in advance. Then, only those cones that match the grasping posture candidates are selected from among the open space cones. Therefore, the selected spatial cone is always graspable, and the grasping direction can be efficiently selected. In addition, the pick-and-place grasping posture is determined only from the open-space cone that matches the grasping posture candidate without finding a common open-space cone from the open-space cones in the two states, making the pick-and-place work plan more efficient. It becomes possible to do so.

[実施例コ 以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明す
る。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図は、本実施例に係る作業計画装置の全体構成を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a work planning device according to this embodiment.

対象物体の形状、初期状態及び目標状態の位置、姿勢、
周囲障害物の状態等の条件が、環境の三次元モデル1に
記載されている。そして、この環境の三次元モデル1の
データを利用し、各種の演算を行い作業計画を作成する
わけであるが、本実施例においては対象物体の形状より
把握可能な姿勢を求める把握姿勢候補算出手段2、対象
物体をテーブル上に安定に載置可能な状態を求める安定
姿勢算出手段3、対象物体の回転対称性を算出する回転
対称性算出手段4、把握位置近傍の測地ドームを作成す
る把握位置近傍空間記述作成手段5、及びこの測地ドー
ムより距離変換等の解析を行う把握位置近傍空間記述解
析手段6、持ち替えが必要な場合に持ち替え場所をテー
ブル上の広い空間に決定する持ち替え場所決定手段7を
有している。
The shape of the target object, the position and orientation of the initial state and target state,
Conditions such as the state of surrounding obstacles are described in the three-dimensional model 1 of the environment. Then, using the data of the three-dimensional model 1 of this environment, various calculations are performed to create a work plan, but in this example, grasping posture candidate calculation is performed to find a posture that can be grasped from the shape of the target object. means 2, stable posture calculation means 3 for determining a state in which the target object can be placed stably on a table; rotational symmetry calculation means 4 for calculating the rotational symmetry of the target object; grasping for creating a geodesic dome in the vicinity of the grasping position; A positional vicinity spatial description creation means 5, a grasped positional vicinity spatial description analysis means 6 that performs analysis such as distance conversion from this geodesic dome, and a holding position determining means that determines a holding position in a wide space on the table when changing hands is necessary. 7.

そして、これらの解析によって得られたデータが環境の
三次元モデル1にフィードバックされ、これによって作
業計画のためのデータが作成される。
The data obtained through these analyzes are then fed back to the three-dimensional model 1 of the environment, thereby creating data for work planning.

環境三次元モデル1には、作業計画作成手段8が接続さ
れており、この作業計画作成手段8によって、初期状態
から目標状態への作業計画を作成する。
A work plan creating means 8 is connected to the three-dimensional environment model 1, and the work plan creating means 8 creates a work plan from an initial state to a target state.

また、この作業計画作成手段8は、その内部に状態遷移
判別手段9を有しており、この状態遷移判別手段9が個
々の状態毎の遷移についての判別を行う。
Further, the work plan creating means 8 has a state transition determining means 9 therein, and this state transition determining means 9 determines the transition of each individual state.

ここで、第2図に本実施例に係るロボットの作業計画装
置の動作の全体フローチャートを示す。
Here, FIG. 2 shows an overall flowchart of the operation of the robot work planning device according to this embodiment.

このように、まず初期状態、目標状態、周辺環境等のデ
ータから環境の3次元モデル1を作成する(Sl)。次
に、この3次元モデル1中の対象物体の形状から把握候
補姿勢算出手段2による把握候補姿勢算出(S2)、安
定姿勢算出手段3による安定姿勢算出(S3)、回転対
称性算出手段4による回転対称性算出(S4)を行い、
この結果を3次元モデル1に記述する。。
In this way, first, a three-dimensional model 1 of the environment is created from data such as the initial state, target state, and surrounding environment (Sl). Next, from the shape of the target object in this three-dimensional model 1, the grasping candidate posture calculation means 2 calculates a grasping candidate posture (S2), the stable posture calculating means 3 calculates a stable posture (S3), and the rotational symmetry calculating means 4 calculates a grasping candidate posture. Perform rotational symmetry calculation (S4),
This result is described in three-dimensional model 1. .

次に、作業計画作成手段8が3次元モデル1のデータを
利用して作業計画を作成する(S5)が、このとき、状
態遷移判別手段9が把握位置近傍空間記述作成手段5を
起動し、判別のためのデータを3次元モデル1に記述す
る。そして、状態遷移を判別しながら初期状態から目標
状態に至る作業計画の解を探索によって求める(S8)
。また、作業計画において持ち替えが必要な場合には、
持ち替え場所決定手段7により持ち替え位置を決定する
(S6)。
Next, the work plan creation means 8 creates a work plan using the data of the three-dimensional model 1 (S5), but at this time, the state transition determination means 9 activates the grasped position vicinity spatial description creation means 5, Data for discrimination is described in three-dimensional model 1. Then, while determining state transitions, a solution to the work plan from the initial state to the target state is found by searching (S8)
. In addition, if it is necessary to change hands in the work plan,
The holding changing position is determined by the holding changing position determining means 7 (S6).

以下に、各ステップの内容について、順に説明する。Below, the contents of each step will be explained in order.

把握姿勢候補算出 把握姿勢候補算出手段2における動作について、第3図
に基づいて説明する。例えば、第3図(A)に示すよう
なL字形の物体の把握姿勢候補について考える。
Grasping Posture Candidate Calculation The operation of the grasping posture candidate calculation means 2 will be explained based on FIG. 3. For example, consider grasping posture candidates for an L-shaped object as shown in FIG. 3(A).

まず、把握位置を決定するが、把握位置はいくつでも設
定することができるため、物体の周囲辺よりの距離や、
把握位置同士の間隔を所定値に予め設定することにより
決定する。この例においては第3図(A)に示すように
4点(図においてX印によって示す)が決定されている
First, determine the gripping position, but since any number of gripping positions can be set, the distance from the surrounding edge of the object,
This is determined by setting the interval between grasped positions to a predetermined value in advance. In this example, four points (indicated by X marks in the figure) have been determined as shown in FIG. 3(A).

次に、この把握位置を中心としてロボットのハンドによ
る把握が可能な方向を直線によって表現する。すなわち
、上述の4つの把握位置に対し、第3図(B)〜(E)
の把握姿勢候補が算出されることとなる。この例では、
把握姿勢の候補は、全部で138個となっている。
Next, the direction in which the robot's hand can grasp the object is represented by a straight line around this grasping position. That is, for the four grasping positions described above, FIGS. 3(B) to (E)
Grasping posture candidates will be calculated. In this example,
There are a total of 138 grasp posture candidates.

なお、直線同士の間隔は予め定めた間隔としている。−
このように、把握姿勢候補をハンドの形状、対象物体の
形状などから求めることができる。
Note that the distance between the straight lines is a predetermined distance. −
In this way, grasping posture candidates can be found from the shape of the hand, the shape of the target object, and the like.

安定姿勢算出 対象物体の持ち替えを行う場合には、対象物を水平なテ
ーブル上に一装置かなければならない。
When changing the holding of an object for stable posture calculation, the object must be placed on a horizontal table.

そこで、この持ち替えのために安定に置くことのできる
安定姿勢を安定姿勢算出手段3によって求める。
Therefore, the stable posture calculation means 3 calculates a stable posture that can be stably placed for this change of grip.

まず、凹部を生じることなく対象物体を包む5包を考え
、この5包の各面に物体の中心から下した垂線を考える
。そして、この垂線の足が5包の面内にあれば、その面
とテーブル面が接した状態で安定に置くことができる。
First, consider five envelopes that enclose the target object without creating a concave portion, and consider perpendicular lines drawn from the center of the object to each surface of these five envelopes. If the foot of this perpendicular line is within the plane of the five packages, it can be placed stably with that plane in contact with the table surface.

例えば、第3図に示したL字形の物体であれば、第4図
(A)〜(F)に示したような6つの安定姿勢が求めら
れる。そして、これら求められた安定姿勢に通し番号を
付与する。
For example, for the L-shaped object shown in FIG. 3, six stable postures as shown in FIGS. 4(A) to 4(F) are required. Then, serial numbers are assigned to these determined stable postures.

回転対称性算出 ここで、対象物体が、回転対称形状を持つ場合、この回
転対称性を認識していないモデルでは、同一の把握姿勢
であっても別のものとして扱ってしまう。
Calculation of rotational symmetry Here, if the target object has a rotationally symmetrical shape, a model that does not recognize this rotational symmetry will treat the same grasping posture as different objects.

すなわち、対象物体を認識する場合、通常X。That is, when recognizing a target object, usually X.

Y、  Zの3次元座標で認識する。そこで、第5図(
A)〜(C)の3つの状態において、矢印で示した軸を
特定の軸(例えばX軸)とすれば、この3つの状態は全
て異なったものとして認識されることになる。
Recognizes using Y and Z three-dimensional coordinates. Therefore, Figure 5 (
In the three states A) to (C), if the axis indicated by the arrow is a specific axis (for example, the X axis), all three states will be recognized as different.

このように、対象物体の対称性を考慮しない場合には、
認識システムの物体座標軸の取り方によって、同一の状
態であっても異なる状態として認識されてしまう。この
ため、第6図(A)〜(C)に示すように、実質的には
同一の把握姿勢であっても、異なるものとして認識され
る。従って、ビック時の座標軸の取り方とプレース時の
座標軸の取り方によって、実質的には可能な把握計画が
不可能なものと判断されてしまう場合がある。
In this way, if the symmetry of the target object is not considered,
Depending on how the recognition system takes the object coordinate axes, even the same state may be recognized as different states. Therefore, as shown in FIGS. 6(A) to 6(C), even if the grasping postures are substantially the same, they are recognized as different. Therefore, depending on how the coordinate axes are taken at the time of big and how the coordinate axes are taken at the time of place, a grasping plan that is actually possible may be determined to be impossible.

また、第5図(A)、  (B)、(C)の様に実質的
に同一の安定姿勢を異なるものとして認識しているため
、安定姿勢の数が多くなり作業計画における経路の数が
多くなり不要な探索を行うことになってしまう。
Additionally, since substantially the same stable postures as shown in Figure 5 (A), (B), and (C) are recognized as different, the number of stable postures increases and the number of paths in the work plan decreases. This results in unnecessary searches.

本実施例においては、物体の回転対称性を導き出し、把
握姿勢間にその関係を記述する。そして、この記述によ
り各把握姿勢間の同一性を判断するため、回転対称性の
ある対象物体の持ち替え計画も可能になる。また、安定
姿勢の回転対称性による同一性を判断するため、無駄な
探索を省略することができる。
In this embodiment, the rotational symmetry of the object is derived and the relationship between grasping postures is described. Since this description determines the identity between grasping postures, it is also possible to plan for changing the grip of a target object with rotational symmetry. Further, since identity is determined based on the rotational symmetry of the stable posture, unnecessary searches can be omitted.

回転対称性算出アルゴリズム この回転対称性の記述についての具体的なアルゴリズム
を次に示す。
Rotational Symmetry Calculation Algorithm A specific algorithm for describing this rotational symmetry is shown below.

(1)対象物体のある1つの面について、対象物体の重
心を中心として回転する変換を行い、対象物体の面(自
分自身である面も含む)に重なるような変換を求める。
(1) Transform one surface of the target object to rotate around the center of gravity of the target object, and obtain a transformation that overlaps the surface of the target object (including the surface itself).

すなわち、初期チエツクとして、次の4点のチエツクを
行う。
That is, the following four points are checked as an initial check.

(a)面積が同じ。(a) The area is the same.

(b)周囲長が同じ。(b) Same perimeter.

(c)対象物体の重心から面の重心までの距離が同じ。(c) The distance from the center of gravity of the target object to the center of gravity of the surface is the same.

(d)対象物の重心から面の重心に向うベクトルと面の
法線ベクトルがなす角が同じ。
(d) The angle between the vector from the center of gravity of the object toward the center of gravity of the surface and the normal vector of the surface is the same.

そして、この(a)〜(C)を満足するものについて、
次のようにして面が重なる変換を求める。
And for those that satisfy (a) to (C),
Find a transformation where the surfaces overlap as follows.

対象物の重心から面の重心に向うベクトルと面の法線ベ
クトルが成す角がO″以外場合には、対象物の重心を中
心とした回転変換で面か重なる可能性がある変換は一意
にただ1つだけである。
If the angle formed by the vector from the center of gravity of the object toward the center of gravity of the surface and the normal vector of the surface is other than O'', the rotation transformation around the center of gravity of the object that may overlap the surface is uniquely There is only one.

そこで、この回転変換によって重なる面を求め、対称変
換を求める。
Therefore, the overlapping surfaces are determined by this rotational transformation, and the symmetrical transformation is determined.

一方、対象物の重心から面の重心に向かうベクトルと面
の法線ベクトルがなす角が0@の場合には、対象物の重
心から面の重心に向うベクトルを軸とした回転の自由度
が残る。このため、面のエツジの長さと角度により面が
重なるかどうかを調べこの軸を中心とした回転による重
なる変換を求める。
On the other hand, if the angle between the vector from the object's gravity to the surface's center of gravity and the normal vector of the surface is 0, then the degree of freedom for rotation about the vector from the object's gravity to the surface's center of gravity is 0. remain. For this reason, we check whether the surfaces overlap based on the length and angle of the edges of the surfaces, and find the transformation that causes them to overlap by rotating around this axis.

(2)(1)で求めた変換が実際に対称変換かどうかを
調べる。すなわち、対象物の全ての頂点にその変換を施
し、それらが全て変換前の対象物の頂点に重なるかを調
べ、対称変換かどうかのチエツクを行う。そして、重な
った変換のリストを返す。
(2) Check whether the transformation obtained in (1) is actually a symmetric transformation. That is, the transformation is applied to all the vertices of the object, and it is checked whether they all overlap with the vertices of the object before the transformation, and it is checked whether the transformation is symmetrical. It then returns a list of overlapping transformations.

(3)(2)で求めたリストの中で重複する変換を削除
する。
(3) Delete duplicate conversions from the list obtained in (2).

このようにして、回転対称性による同一性を持つ姿勢に
ついて記述することかできる。
In this way, it is possible to describe postures that have identity due to rotational symmetry.

従って、各状態間の判定において、これらを同一のもの
として取り扱うことができ、把握計画を適正なものとす
ることができる。
Therefore, in determining the states, they can be treated as the same, and the grasping plan can be made appropriate.

把握位置近傍空間記述作成 作業環境下において、広い空間から対象物体を把握する
姿勢を決定するために、対象物体近傍の空間記述を把握
位置近傍空間記述作成手段5により作成するとともに、
作成された空間記述について把握位置近傍空間記述解析
手段6によって解析し、これを環境の3次元モデル1に
記述する。まず、把握位置を頂点とする五角錐(空間錐
)に空間を分割した測地ドームを作成する。この測地ド
ームは、第7図に示すように、レベルによってその空間
錐の数が相違し、レベル0て20面、レベル1で80面
、レベル2で320面、レベル3て1280面となって
いる。
In order to determine a posture for grasping a target object from a wide space in a grasping position vicinity spatial description creation work environment, a spatial description of the vicinity of the target object is created by grasping position vicinity spatial description creation means 5, and
The created spatial description is analyzed by the grasped position vicinity spatial description analysis means 6, and is described in the three-dimensional model 1 of the environment. First, a geodesic dome is created in which space is divided into pentagonal pyramids (spatial pyramids) with the grasped position as the apex. As shown in Figure 7, the number of spatial cones in this geodesic dome differs depending on the level, with level 0 having 20 planes, level 1 having 80 planes, level 2 having 320 planes, and level 3 having 1280 planes. There is.

そして、このようにして作成された測地ドームについて
、空間錐の頂点(把握位置)から周囲物体との干渉する
までの距離が一定以上の空間錐(開放空間錐)を求める
。すなわち、1つの把握位置に対し作成された測地ドー
ムについて周囲の物体と干渉しないものだけを選択する
。第3図(A)に示した状態についてこの処理を行うと
、第8図(A)のような空間錐が開放空間錐として選択
される。
Then, for the geodesic dome created in this way, a space cone (open space cone) whose distance from the apex of the space cone (grasping position) to interference with surrounding objects is a certain value or more is determined. That is, only geodesic domes created for one grasping position that do not interfere with surrounding objects are selected. When this process is performed for the state shown in FIG. 3(A), a space cone as shown in FIG. 8(A) is selected as the open space cone.

次に、測地ドームの表面において、各開放空間錐につい
て距離変換を行い、開放空間錐の分布状況を調べる。す
なわち、上述の第8図(A)に示された開放空間錐につ
いて非開放空間錐(第8図(A)にない空間錐)に隣接
する周辺の空間錐を距離1とする。そして、この距離1
の空間錐に隣接する空間錐を距離2とする。このように
して全ての開放空間錐についてその最短距離を求める。
Next, on the surface of the geodesic dome, distance transformation is performed for each open space cone to examine the distribution of open space cones. That is, regarding the open space cone shown in FIG. 8(A) above, the distance 1 is set to the surrounding space cone adjacent to the non-open space cone (the space cone not shown in FIG. 8(A)). And this distance 1
Let the distance of the space cone adjacent to the space cone be 2. In this way, find the shortest distance for all open space cones.

これによって全ての開放空間錐から近傍の非開放空間錐
までの最短距離(距離変換値)か求まる。
By this, the shortest distance (distance conversion value) from all open space cones to the nearby non-open space cones is found.

この距離変換値は、測地ドームの中心からみた空間の広
さに関する指標となる。すなわち、この距離変換値に最
も大きい開放空間錐が、局所的に最も広い空間の存在す
る方向の中心となる。そこで、この距離変換値の大きな
開放空間錐を選択することて、1つの状態において最適
な把握方向を決定することができる。この例では、第8
図(B)に示す16の開放空間錐が距離変換値の最も大
きなものとして選択できる。
This distance conversion value serves as an index regarding the size of the space as seen from the center of the geodesic dome. That is, the open space cone with the largest distance conversion value becomes the center of the direction in which the locally widest space exists. Therefore, by selecting an open space cone with a large distance conversion value, it is possible to determine the optimal grasping direction in one state. In this example, the eighth
The 16 open space cones shown in Figure (B) can be selected as those with the largest distance conversion values.

状態遷移判定 次に、状態遷移判別手段9において、対象物体をある状
態から別の状態に遷移(ビックアンドプレース)できる
かどうかを判定する。
State Transition Determination Next, the state transition determination means 9 determines whether the target object can be transitioned from one state to another (big and place).

すなわち、状態遷移判別手段9がある状態の対象物体を
別の状態に遷移しようとする時に、対象物の2つの状態
において同じ場所を掴むことができる把握姿勢があるか
どうかを判定する。同じ場所を掴むことができる把握姿
勢が存在すれば、遷移可能であり、存在しない場合には
遷移不可能となる。
That is, when the state transition determining means 9 attempts to transition a target object in one state to another state, it determines whether there is a grasping posture that allows grasping the same place in the two states of the target object. If a grasping posture that allows grasping the same place exists, a transition is possible, and if it does not exist, a transition is impossible.

ここで、この判定について具体的に説明する。Here, this determination will be specifically explained.

まず、各状態において把握できる可能性の高い把握姿勢
候補を求める。すなわち、把握近傍空間記述解析手段6
において得られた開放空間錐についての距離変換値と、
把握姿勢候補算出手段2によって算出された把握候補の
両方を合わせ、各把握姿勢候補に対応する距離変換値を
記述する。これによって、把握可能性の高い把握姿勢に
ついてのみ距離変換値が記載されることになる。
First, grasping posture candidates that are likely to be grasped in each state are found. In other words, grasping neighborhood space description analysis means 6
The distance transformation value for the open space cone obtained in
Both of the grasping candidates calculated by the grasping posture candidate calculation means 2 are combined, and a distance conversion value corresponding to each grasping posture candidate is written. As a result, distance conversion values are written only for grasping postures with a high possibility of grasping.

このとき、対称性がある物体の場合には、上述のように
対称性による把握姿勢の同一性を認識しているため、こ
れを考慮した把握姿勢を求めることができる。
At this time, in the case of an object with symmetry, since the sameness of grasping postures due to the symmetry is recognized as described above, it is possible to obtain grasping postures that take this into consideration.

そして、この把握可能性の高い把握姿勢についての距離
変換値の記述を対象となる2つの状態の両方について行
い、これを比較する。
Then, the distance conversion value for this grasping posture with a high possibility of grasping is described for both of the two target states, and the values are compared.

すなわち、2つの状態の間で、両方とも距離変換値が与
えられた把握姿勢が、遷移可能性の高いものなのであり
、これについてすべて求める。
That is, between two states, grasping postures for which distance conversion values are both given have a high possibility of transition, and all of these are determined.

ここで、求める把握姿勢は、ピック時及びプレース時の
両方ともより変換値か大きいものである。
Here, the desired grasping posture is one that is larger than the converted value both at the time of pick and at the time of place.

そこで、共通する各把握可能姿勢について2つの状態に
おける距離変換値のうち、小さいものを選択し、この選
択されたものか大きい順に並べる。
Therefore, among the distance conversion values in the two states for each common graspable posture, the smallest distance conversion value is selected, and the selected values are arranged in ascending order.

そして、この順に、マニピュレータの動作範囲チエツク
及び干渉チエツクを行い、問題のないものを選択する。
Then, in this order, a manipulator operating range check and an interference check are performed, and those with no problems are selected.

これによって、1つの状態から次の状態への遷移におけ
る把握姿勢が決定される。そして、この決定された把握
姿勢は実際に把握が可能であり、最も広い空間からのも
のとなっている。
This determines the grasping posture during the transition from one state to the next state. This determined grasping posture is one that can actually be grasped and is from the widest space.

このように、1つの状態から、他の1つの状態への遷移
について、把握姿勢を決定することかできる。
In this way, the grasping posture can be determined for the transition from one state to another state.

しかし、初期状態から目標状態へ直接遷移できない場合
には、持ち替えを行わなければならない。
However, if a direct transition from the initial state to the target state is not possible, it is necessary to change hands.

そこで、持ち替えを考慮した状態遷移系列の作成を行う
Therefore, we create a state transition sequence that takes into account changing hands.

なお、ロボットの動作経路については、公知の障害物回
避動作計画などを適用する。
Note that a known obstacle avoidance movement plan or the like is applied to the movement path of the robot.

状態遷移経路計画 本実施例においては、状態遷移系列の作成の過程で行う
把握計画と持ち替え場所の計画を分離して行う。すなわ
ち、状態遷移系列作成の過程において、持ち替え時の対
象物体の状態を安定姿勢のみで表す。従って、対象物体
の状態空間は、初期状態、目標状態及び複数の安定状態
のみから構成されることになる。
State Transition Route Planning In this embodiment, the grasping plan and the planning of changing locations are performed separately in the process of creating a state transition series. That is, in the process of creating a state transition sequence, the state of the target object at the time of changing hands is represented only by a stable posture. Therefore, the state space of the target object consists only of the initial state, the target state, and a plurality of stable states.

このとき、上述の回転対称性も考慮するため、対称性を
持つ物体についての状態空間か小さくなり、無駄な探索
を省略することかできる。
At this time, since the above-mentioned rotational symmetry is also taken into account, the state space for objects with symmetry becomes smaller, and unnecessary searches can be omitted.

上述のL字型の対称物体の場合、これについての状態空
間は第4図に示すように8個の状態のみとなる。
In the case of the L-shaped symmetrical object mentioned above, the state space for it has only eight states, as shown in FIG.

そして、このような状態空間内を初期状態からビックア
ンドプレース作業を繰返し、目標状態に至るまでの状態
遷移系列を求めるが、この場合に、すべての組み合わせ
についての状態遷移の評価を行うのではなく、この探索
を状態空間探索法のA*アルゴリズを基本とした方法に
よって行う。
Then, the big-and-place operation is repeated in such a state space from the initial state to find the state transition sequence up to the target state, but in this case, instead of evaluating the state transitions for all combinations, , this search is performed using a method based on the A* algorithm of the state space search method.

探索アルゴリズム この探索アルゴリズムについてグラフ記号によって説明
する。
Search Algorithm This search algorithm will be explained using graph symbols.

このグラフは節点の集合から成り立っている。This graph is made up of a set of nodes.

そして、各節点間は方向付けられた枝によって接続され
ているとする。そして、枝か節点nから節点mに方向付
けられている場合には、節点mは節点nの継続節点であ
るという。また、節点nは節点mの親節点という。
It is assumed that the nodes are connected by oriented branches. If a branch is directed from node n to node m, then node m is said to be a continuation node of node n. Further, node n is called the parent node of node m.

そして、グラフを用いて状態空間を表示する場合には、
グラフの節点には状態記述が記入され、枝にはビックア
ンドプレース作用素が付記される。
When displaying the state space using a graph,
State descriptions are written at the nodes of the graph, and big-and-place operators are added to the edges.

作用素を節点nに作用させてその継続節点を求めること
を節点nを拡張するという。
The process of applying an operator to a node n and finding its continuation node is called expanding the node n.

上述のような状態空間を利用した持ち替えの問題におけ
る探索では、節点の拡張によって目標状態と持ち替えの
ための安定姿勢の状態が継続節点となる可能性がある。
In the search for the grip change problem using the state space as described above, there is a possibility that the target state and the stable posture state for grip change become continuous nodes by expanding the nodes.

そして、可能性の高い継続節点から1つずつ作り、後の
継続節点を作る可能性を探索の後方に任せる。すなわち
、一番最初には、状態遷移判別手段9によってゴール節
点(目標状態)へ遷移しようと試みる。
Then, one continuation node with a high probability is created, and the possibility of creating subsequent continuation nodes is left to the later stages of the search. That is, first, the state transition determining means 9 attempts to transition to the goal node (target state).

以後は、安定姿勢の番号順に拡張を1つすつ試み、コス
トの最も小さな経路を選択していく。なお、各接点には
次に拡張する状態を決定するため継続節点へ拡張を試み
た回数として拡張回数を定義しておく。
After that, expansion is attempted one by one in the order of the number of stable postures, and the path with the lowest cost is selected. Note that for each contact point, an expansion count is defined as the number of times expansion to the continuation node is attempted in order to determine the next expansion state.

ここで、A*アルゴリズムを実現するためには、任意の
状態においてそれまで掛ったコスト値g1そこから目標
状態に係る最小コストの予測値h、それらの和であるコ
ストの評価値f−g十りを定義し、そこからの目標状態
に至る実際の最短経路のコストをh とすると、ho≧
hが成り立つことか必要である。
Here, in order to realize the A* algorithm, from the cost value g1 multiplied up to that point in any state, the predicted value h of the minimum cost related to the target state, and the cost evaluation value f-g If we define h and the cost of the actual shortest path from there to the goal state is h, then ho≧
It is necessary that h holds true.

ここにおいては、ピックアンドプレース作業の回数をコ
スト値とする。従って、hは、ゴール節点へ拡張する可
能性かある場合は1、既にゴール節点への拡張を試みて
失敗した節点の場合は2となる。これによって上述のh
o≧hの条件が成り立つため、A*アルゴリズムによっ
て常に最短距離の経路を導き出せる二とか理解される。
Here, the number of pick-and-place operations is taken as the cost value. Therefore, h is 1 if there is a possibility of expanding to the goal node, and 2 if the node has already tried to expand to the goal node and failed. This allows the above h
Since the condition o≧h holds true, it is understood that the A* algorithm can always derive the shortest route.

また、全ての節点はゴール節点と隣接している可能性か
あるため、fか同しである節点か複数個ある場合にはゴ
ール節点が継続節点となる可能性のあるもの、すなわち
hが1の節点を優先的に拡張する。さらに、fもgも同
じ節点が数個存在する場合には、今まで拡張を試みてい
ない持ち替え姿勢か解となる経路上に存在する可能性か
大きいと思われ、拡張回数の大きいものを優先的に拡張
するようにしている。
Also, since all nodes have the possibility of being adjacent to the goal node, if there are multiple nodes where f is the same, there is a possibility that the goal node is a continuation node, that is, h is 1 Expand nodes preferentially. Furthermore, if there are several nodes with the same f and g, it is thought that there is a high possibility that they exist in a switching posture that has not been expanded before or on a path that is a solution, and priority is given to the node that has a larger expansion number. We are trying to expand it.

次に、具体的な手順について説明する。Next, specific steps will be explained.

(1)スタート節点を0PENとよばれるリストに入れ
る。
(1) Put the start node in a list called 0PEN.

(2)OPENが空なら失敗で終了する。一方、0PE
Nが空でなければ次に進む。
(2) If OPEN is empty, the process ends with failure. On the other hand, 0PE
If N is not empty, proceed to the next step.

(3)OP、ENからfが1番手さいものを取り出す。(3) Take out the one with the lowest f from OP and EN.

これが複数あった場合には、その中でhか1のものを取
り出す。このhが1のものも複数あった場合には、その
中から拡張回数が1番大きいものを取り出す(1つの節
点の拡張の順番は、予め決っているため今まで拡張され
ていない持ち替え姿勢への拡張となる)。
If there are more than one, take out the one with h or 1 among them. If there are multiple h = 1, select the one with the largest number of expansions from among them. ).

ここで選択された節点をnと呼ぶ。The node selected here is called n.

(4)nがゴール節点ならば、ポインタを辿り、解とな
った経路を導き成功で終了する。ゴール節点でない場合
には次に進む。
(4) If n is the goal node, follow the pointer, find the solution route, and end with success. If it is not the goal node, proceed to the next step.

(5)拡張回数によって継続節点を作り拡張を試みる。(5) Create a continuation node depending on the number of expansions and attempt expansion.

この時、値継続節点の拡張回数を0とする。At this time, the number of expansions of the value continuation node is set to 0.

nの拡張回数が0なら、ゴール節点への拡張を試み、そ
れ以外の場合には拡張回数に等しい安定姿勢への拡張を
試みる。節点nの拡張回数を1つ増やす。節点nの拡張
回数が安定姿勢の数+1になれば、安定姿勢の全てへの
拡張が終ったことを意味しているため、0PENから取
り出し、CLOSEDとよばれるリストに入れる。また
、拡張かできなかった場合には、上述の(2)に戻る。
If the number of extensions of n is 0, an attempt is made to extend to the goal node; otherwise, an attempt is made to extend to a stable posture equal to the number of extensions. Increase the number of expansions of node n by one. When the number of expansions of node n becomes the number of stable postures + 1, it means that the expansion to all stable postures has been completed, so it is extracted from 0PEN and placed in a list called CLOSED. If expansion is not possible, return to (2) above.

(7)継続節点か既に0PENあるいはCLOSED上
になければ、0PENに入れ、継続節点からnに戻るポ
インタをつける。
(7) If the continuation node is not already on 0PEN or CLOSED, put it in 0PEN and attach a pointer from the continuation node back to n.

(8)継続節点か既に0PEN上にあれば、5・PfI
Ili値fを比較し、小さい方の節点を0PEN上に残
す。
(8) If the continuation node is already on 0PEN, 5・PfI
Compare the Ili values f and leave the smaller node on 0PEN.

(9)継続節点が、既にCLOSED上にあれば、評価
値fを比較し、新な継続節点の方か小さければそれをC
LOSEDから取り出し、新たな継続節点を0PENに
入れる。
(9) If the continuation node is already on CLOSED, compare the evaluation value f, and if the new continuation node is smaller, change it to C
Take it from LOSED and put the new continuation node in 0PEN.

(10)(2)へ戻る。(10) Return to (2).

ここで、ある節点におけるgの値は、ポインタを辿って
今までに辿った節点の数から求まる。また、fの値は、
その節点の拡張回数か0てあれば次の拡張でゴール節点
へ遷移する可能性があるため1であり、拡張回数が1以
上なら一度安定姿勢を経てからゴール節点を目指すこと
になるため2となる。
Here, the value of g at a certain node is determined from the number of nodes that have been traced so far by following the pointer. Also, the value of f is
If the number of extensions of that node is 0, it is 1 because there is a possibility of transitioning to the goal node in the next extension, and if the number of extensions is 1 or more, the goal node is aimed at after reaching a stable posture, so it is 2. Become.

このようにして評価値fの小さいものを選択しながら遷
移する状態を選択して状態遷移系列を決定する。このた
め、ゴールへ辿りついた時に、最短経路であることが保
証される。
In this way, a state transition sequence is determined by selecting the state to transition to while selecting the state with the smaller evaluation value f. Therefore, when reaching the goal, it is guaranteed that it is the shortest route.

状態遷移系列を求めた後、持ち替え場所決定手段7によ
って持ち替え場所の選定を行う。
After obtaining the state transition series, the holding change place is selected by the holding change place determining means 7.

持ち替え場所は、水平なテーブル平面上のロボット作業
範囲内で二次元空間を解析して広い空間から順に持ち替
え場所の候補とする。
The two-dimensional space within the robot's working range on the horizontal table plane is analyzed and candidates for the handhold changing location are selected in order from the widest space.

これについて第9図に基づいて説明する。第9図(A)
は、解析する2次元空間の例である。テーブル上でロボ
ットかあらゆる把握姿勢を取ることかできる範囲をドツ
トで示す。
This will be explained based on FIG. 9. Figure 9 (A)
is an example of a two-dimensional space to be analyzed. Dots indicate the range in which the robot can take any grasping position on the table.

そして、この中で障害物が存在しない空間を選択すると
、第9図(B)に示すような空間(ドツト)が選択され
る。次に、このようにして求められたドツトについて周
辺より距離変換を行い、距離変換値が最も大きいドツト
を選択する。これは、この距離変換値が大きいというこ
とが、周囲に最も広い空間があることを意味しているか
らである。
If a space in which no obstacle exists is selected, a space (dot) as shown in FIG. 9(B) is selected. Next, distance conversion is performed on the dots obtained in this manner from the surrounding areas, and the dot with the largest distance conversion value is selected. This is because a large distance conversion value means that there is the widest space around.

そこで、第9図(C)示すように2つのドツトが選択さ
れ、この点が持ち替えのために適した場所となる。
Therefore, two dots are selected as shown in FIG. 9(C), and these points are suitable locations for changing grips.

次に、持ち替え場所算出の具体的アルゴリズムについて
説明する。
Next, a specific algorithm for calculating the change location will be explained.

(1)テーブル上で作業スペースを小さな正方形(ここ
では1.5cm)に分割し、把握対象物以外の物体が存
在する正方形領域(障害物空間)と、存在しない正方形
領域(自由空間)に分ける。
(1) Divide the work space into small squares (here 1.5 cm) on the table and divide them into a square area where objects other than the object to be grasped exist (obstacle space) and a square area where there are no objects (free space) .

(2)角度θの刻みとして適当な自然数Nを与える。(2) Give an appropriate natural number N as the increment of the angle θ.

(3)テーブル上で自由空間にある正方形について、障
害物空間からの距離変換を行い、これらの正方形の中心
位置(x、 y)を距離変換値の大きい順に並べたりス
トLを作成する。
(3) For squares in free space on the table, perform distance conversion from the obstacle space, arrange the center positions (x, y) of these squares in descending order of distance conversion values, and create a strike L.

(4)リストLが空なら失敗で終了する。一方、リスト
Lが空でなかった場合には、最初の要素をリストLから
取り出し、X、Yに代入する。またθは初期値としてO
にセットしておく。
(4) If list L is empty, the process ends with failure. On the other hand, if list L is not empty, the first element is taken out from list L and assigned to X and Y. Also, θ is set as an initial value of O
Set it to .

(5)θ−θ+360/Nとして、θを更新する。(5) Update θ as θ−θ+360/N.

(6)把握対象物を持ち替えのための安定姿勢でその場
所X、 Yにθの角度で置き、既に決定しているピック
時の把握姿勢とプレース時の把握姿勢の両方が実現可能
かを調べる。
(6) Place the object to be grasped in a stable posture for changing hands at the location X, Y at an angle of θ, and check whether both the previously determined grasping posture for picking and the grasping posture for placing can be achieved. .

(7)実現可能であった場合は処理を終了する。(7) If it is possible, end the process.

(8)実現か不可能であった場合にはθが360°を越
えたか否かを判定する。θか360°以下であった場合
には、(5)に戻り、θを更新してもう一度調べる。一
方、360°を越えていた場合には、(4)に戻りリス
トLから次の要素を取り出す。
(8) If it is not possible, determine whether θ exceeds 360°. If θ is less than 360°, return to (5), update θ, and check again. On the other hand, if it exceeds 360 degrees, return to (4) and extract the next element from list L.

このようにして、持ち替え場所の決定が行われる。In this way, the location for changing hands is determined.

持ち替え作業計画の例 第10図(A)のL字形の物体を第10図(F)のよう
に穴に挿入する作業の持ち替え動作計画を本発明の手法
により行った。ここで、対象となるL字形の物体の把握
姿勢の候補は第3図に示しである。把握姿勢の候補は全
部で138個である。
Example of a grip change operation plan A grip change operation plan for inserting the L-shaped object shown in FIG. 10 (A) into a hole as shown in FIG. 10 (F) was carried out using the method of the present invention. Here, candidates for grasping postures of the target L-shaped object are shown in FIG. There are a total of 138 grasp posture candidates.

本発明の装置によって作成された計画によれば、第10
図(A)〜第10図(F)の状態へ遷移するが、第10
図(A)の対象物は障害物の近くにあるため把握できる
姿勢が限定される。上述の把握姿勢の決定方法によって
把握姿勢が1つに限定される。次に、状態遷移経路経路
に従い第10図(B)の状態へ移る。この持ち替え場所
の選択は上述のように障害物の影響の最も少ない場所に
設定されている。そして、状態遷移経路によって決定さ
れた経路に従い対象物体を持ち替えて(第10図(C)
) 、第10図(D)に示すように第4図の安定姿勢(
B)に変更される。そして、この状態から第10図(E
)の持ち替えを行い、第10図(F)の目標状態に遷移
する。
According to the plan created by the device of the invention, the 10th
Transition occurs to the states shown in Figures (A) to 10 (F).
Since the object in Figure (A) is located near an obstacle, the posture that can be grasped is limited. The grasping posture is limited to one by the grasping posture determination method described above. Next, the state moves to the state shown in FIG. 10(B) according to the state transition path. As mentioned above, the selection of this handholding location is set to the location least affected by obstacles. Then, the target object is changed according to the path determined by the state transition path (Fig. 10 (C)).
), as shown in Figure 10 (D), the stable posture in Figure 4 (
B) will be changed. From this state, Figure 10 (E
) and transitions to the target state shown in FIG. 10(F).

このように、本例では、2回持ち替えを行わなければ作
業を実行できない例であり、持ち替え用の安定状態とし
て、第4図(G)と(B)の状態が選択されている。
As described above, in this example, the work cannot be performed without changing the grip twice, and the states shown in FIGS. 4(G) and (B) are selected as stable states for changing the grip.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係るロボットの作業計画
装置によれば、距離変換手段で得られた各開放空間錐に
おける距離と把握姿勢候補算出手段によって得られた把
握候補の両方に基づいて把握姿勢を決定するため、効率
的な把握姿勢の決定を達成することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the robot work planning device according to the present invention, the distance in each open space cone obtained by the distance conversion means and the grasping candidate obtained by the grasping posture candidate calculation means are calculated. Since the grasping posture is determined based on both, efficient grasping posture determination can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係るロボットの作業計画装置の実施例
を示すブロック図、 第2図は実施例の動作を説明するための全体フローチャ
ート、 第3図は把握姿勢候補を示す説明図、 第4図は安定姿勢を示す説明図、 第5図は対象物の回転対称性を示す説明図、第6図は回
転対称性のある物体を把握する場合の説明図、 第7図は測地ドームを示す説明図、 第8図は把握位置近傍空間記述を示す説明図、第9図は
持ち替え場所選択を説明するための説明図、 第10図は作業計画例を示す説明図である。 1 ・・・ 環境の三次元モデル 2 ・・・ 把握姿勢候補算出手段 3 ・・・ 安定姿勢算出手段 4 ・・・ 回転対称性算出手段 5 ・・・ 把握位置近傍空間記述作成手段6 ・・ 
把握位置近傍空間記述解析手段7 ・・・ 持ち替え場
所決定手段 8 ・・ 作業計画作成手段 9 ・・・ 状態遷移判別手段
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a robot work planning device according to the present invention; FIG. 2 is an overall flowchart for explaining the operation of the embodiment; FIG. 3 is an explanatory diagram showing grasping posture candidates; Figure 4 is an explanatory diagram showing a stable posture, Figure 5 is an explanatory diagram showing rotational symmetry of an object, Figure 6 is an explanatory diagram when grasping an object with rotational symmetry, and Figure 7 is an explanatory diagram showing a geodesic dome. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a spatial description in the vicinity of the grasping position, FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining selection of a holding position, and FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a work plan. 1...Three-dimensional model of the environment 2...Grasp posture candidate calculation means 3...Stability posture calculation means 4...Rotational symmetry calculation means 5...Grasp position vicinity spatial description creation means 6...
Grasping position vicinity spatial description analysis means 7 ... Handover location determination means 8 ... Work plan creation means 9 ... State transition determination means

Claims (1)

【特許請求の範囲】 把握対象物の初期状態と、周囲物体の状態とを含む3次
元環境モデルから、ロボットによる対象物の把握作業の
計画を行うロボットの作業計画装置において、 対象物の形状と、ロボットの対象物把握部の形状に基づ
いて、対象物の所定の把握位置についてその位置で対象
物を把握できる姿勢である把握姿勢候補を算出する把握
姿勢候補算出手段と、対象物の近傍空間を把握位置を頂
点とする所定の大きさの空間錐に分割するとともに、こ
の空間錐の中から周囲物体との干渉がない開放空間錐を
選択する開放空間錐選択手段と、 得られた開放空間錐のそれぞれについて周囲物体からの
距離を求める距離変換手段と、 距離変換手段で得られた各開放空間錐における距離と、
把握姿勢候補算出手段によって得られた把握姿勢候補の
両方に基づいて、把握姿勢を決定する把握姿勢決定手段
と、 を有することを特徴とするロボットの作業計画装置。
[Scope of Claim] A robot work planning device that plans a grasping operation of an object by a robot from a three-dimensional environment model including an initial state of the object and states of surrounding objects, comprising: , a grasping posture candidate calculation means for calculating a grasping posture candidate that is a posture capable of grasping the object at a predetermined grasping position of the object based on the shape of the object grasping part of the robot; an open space cone selection means for dividing the space into space cones of a predetermined size with the grasping position as the apex, and selecting an open space cone that does not interfere with surrounding objects from among the space cones; a distance conversion means for determining the distance from surrounding objects for each of the cones; a distance in each open space cone obtained by the distance conversion means;
A robot work planning device comprising: grasping posture determining means for determining a grasping posture based on both grasping posture candidates obtained by grasping posture candidate calculation means.
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